【正文】 海拔高度不超過 3000米； ② 周圍環(huán)境溫度不高于 +40176。C 時不大于 90%。 1）產(chǎn)品型號及意義為： JDZ6額 定 電 壓 （ k V ）澆 注 絕 緣單 相電 壓 互 感 器 圖 44 型號意義 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 18 2）其基本技術(shù)參數(shù)如表 42所示 ： 表 42 JDZ6型互感器技術(shù)參數(shù) 型號 額定電壓比（ V） 額定頻率（ Hz） 額定輸出（ VA） 極限輸出（ VA） 額定絕緣水平（ kV） 級 級 JDZ6 6000/100 50 30 50 300 3） 工作環(huán)境及安裝： ① 環(huán)境溫度：最高溫度 40 176。C ，并且熱響應(yīng)時間短。 作 為數(shù)據(jù)采集通道的最后一個環(huán)節(jié)， A/D 轉(zhuǎn)換 器 會在 一定 程度上給測量結(jié)果帶來誤差，而且該誤差會隨著溫度、時間而漂移 。 采樣精度高 由于要對電動機進行實時監(jiān)控， 電動機 的 狀態(tài)參量必須得到精確的測量。 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 12 第四章 硬件電路設(shè)計 微機保護的基本原理及其特點 微機保護的基本原理 微機保護主要由 計算機 、輸入輸出接口、人機聯(lián)系、軟件等構(gòu)成。 為此配置 過 電 壓保護為：輕微過壓時延時跳閘將電 動 機從電網(wǎng) 切除 ； 嚴(yán)重過 電 壓 時 應(yīng)立即跳閘以防止電動機繞組間絕緣材料擊穿，導(dǎo)致嚴(yán)重事故。 兩相短路時， 兩段定時限負(fù)序電流保護： 為使負(fù)序電流保護第一段可靠地工作，整定為： 定值 ? = )2(I，延時 t1固定為 1s。高壓電動機常見故障的分析結(jié)果如表 1 所示： 表 1 高壓電動機故障分布 故障類型 零序 負(fù)序 過電流 其他故障特征 保護特性 對 稱 故 障 過載 無 無 (~5)Ie IA≈ IB≈ IC 反時限 堵轉(zhuǎn) 無 無 (5~7)Ie IA≈ IB≈ IC 短時限 短路 無 無 (8~10)Ie IA≈ IB≈ IC 速斷 不 對 稱 故 障 非 接 地 斷相 無 3CI 03I IA=0， IB=﹣ IC 短時限 逆相 無 IA 無 IA≈ IB≈ IC 速斷 不平衡 無 有 無 IA≠ IB≠ IC 短時限 相間 短路 無 有 有 IB≈ ﹣ IC 速斷 接 地 單相 接地 3/I? 有 取決于位置 IAIB≈ IC 速斷 兩相 接地 3/I? 有 取決于位置 IB， IC IA=I0 速斷 注：單相故障設(shè) A 相為故障相；兩相故障設(shè) B、 C 相為故障相； I0表示故障前電流幅值 ， ∑ I=IA+IB+IC 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 9 過流保護 三相電流過大、三相負(fù)荷過大、啟動時間過長、堵轉(zhuǎn)以及定子繞組一相斷線、不對稱短路、不對稱負(fù)荷、三相電源電壓不對稱等均可造成電流過大 ，從而使電動機過熱燒毀。 下面就高壓電動機的各種保護進行簡單的介紹。 電動機 不正常 運行 狀態(tài)： 交流電動機不正常運行狀態(tài)主要表現(xiàn)為： （ 1） 異常聲響。 軸承發(fā)熱，輕則使?jié)櫥♂屄┏?，重則將軸承損壞 ， 引起鐵心溫度急劇上升，燒毀槽絕緣、匝間絕緣，從面造成繞組匝間短路 ， 嚴(yán)重時會使定子鐵心倒槽、錯位、 轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報廢等。機座用于 固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護、散熱等作用。 旋轉(zhuǎn)磁場在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子即在電磁力的作用下做旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)速小于同步速。在此基礎(chǔ)上，在第三章闡述了 高壓電動機的各種保護原理，包含其主保護和后備保護。 現(xiàn)在，隨著集成電路技術(shù)的不斷進步，各種由大規(guī)模集成電路芯片構(gòu)成的微處理器不斷涌現(xiàn)。 智能型 電動機保護器 近年來 隨著 微電子技術(shù) 的 深入發(fā)展，以微控制器為代表的 智能控制器不斷進步。很多人把熔斷器作為電機的過載保護，其實 這是一種不科學(xué)的做法。 由于高壓電動機容量大，故障修復(fù)比較困難，費用也大。 microputer protection。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 I 摘 要 高壓 電動機作為拖動系統(tǒng)中的重要組成部分在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位 。 關(guān)鍵 詞 ： 高壓電 機 微機保護 單片機 故障診斷 廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 II Design on HighTension Motor Protection Based on SCM Abstract As one of the important elements of in the drive system, the hightension motor is highly important in the national economy. Due to the hightension motor is widely used in the extreme environment the protection of the hightension motor has bee a concernment. With microelectronics technology being rapidly developed in recent years, microminiaturization, digitizing, intelligence and working are the development trend of motor protection devices, and which develop toward high accuracy, high reliability and high environment adaptability. Taking the hightension asynchronous motor for an example the paper analyses the mon faults and corresponding protection principle, and the protection unit is simply designed on this basis, the LED nixie tube and other peripheral devices are added to make up the protect system. The design of hardware takes ATmega16 SCM as the core, judges and eliminates faults promptly and accurately by collecting and processing the voltage, current and temperature. The design of software introduces the main flow of the system, telling how SCM monitor and judge the handled digital signals, and sends warning or trip signal timely, thus makes the motor running more safe and reliable. Considering that the protection device usually works in the extremely bad environment, the antiinterference design is also done in the paper to ensure the SCM system being able to work steadily and reliably. Keywords: hightension motor。 高壓電 動 機的故障或不正常運行 不僅會損壞電動機，而且會破壞生產(chǎn)的連續(xù)性。但熱繼電器存在致命的缺陷，包括整定粗糙、重復(fù)性差、誤差 大 等，已無法滿足越來越高的要求，因而也就無法避免被淘汰的命運。 鑒于以上原因，純粹模擬線路的電機保護器正逐漸被其它一些更先進的技術(shù)產(chǎn)品所代替。 微處理器的發(fā)展與特點 從 1971 年第一代微處理器 誕生開始，微處理器技術(shù)得到了飛速發(fā)展，經(jīng)過六代的發(fā)展，從最初的 4 位機再到 8 位機、 16 位機、 32 位機到現(xiàn)在的64 位機、多核機。接下來在第二章對 高壓電動機 的故障進行了簡要的分析，并列出根據(jù)要求所應(yīng)裝設(shè)的保護配置。 三相 異步電動機的基本運行原理是：當(dāng)向三相 對稱 定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的 圓形旋轉(zhuǎn)磁場 。 定子繞組主要有對地絕緣、相間絕緣、匝間絕緣三個絕緣項目。 電動機振動會加速電動機軸承磨損，使軸承的正常使用壽命大大縮短，同時繞組絕緣 將下降 。 不對稱故障的明顯特征是電動機電流出現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流。 高速度 電流速斷保護要求繼電保護具有高速度。 在電動機正常運行時，三相基本對稱，負(fù)序和零序電流分量基本為零，而一旦發(fā)生不對稱故障，則出現(xiàn)很大的幅值，以此鑒定不對稱故障有很高的靈敏度和可靠性。 本文采用兩段式定時限負(fù)序電流保護 ， 作為電動機斷相、不平衡運行、定子繞組或引出線不對稱相間短路、 定子繞組匝間廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 10 短路的主保護。 電壓保護 電壓保護主要有以下兩種情況： 過 電 壓保護 電動機繞組是用固體介質(zhì)來絕緣，沖擊絕緣水平很低，特別在電 動 機導(dǎo)線出槽處，由于電場極不均勻，在過電壓作用 下 ，會受輕微損傷，使絕緣老化，引起擊穿。 另外，有時候也會出現(xiàn)電動機因長時間運行等原因即使電壓、電流在正常范圍內(nèi)，但電動機的溫度確實達到了極度危險的數(shù)值，過熱保護可直接根據(jù) 電動機的溫度狀況做出保護動作，使其 對電動機的保護更為全面，確保 設(shè)備的安全。 處理器運算速度快 由于裝置需要進行大量的數(shù)據(jù)處理， 必須采用運算速度快的微處理器以保證保護器動作的快速性和準(zhǔn)確性。 多路模擬開關(guān) 由于有多路模擬采樣信號輸入，需要對多路參量進行 A/D 轉(zhuǎn)換，為 節(jié)省硬件開銷，可使用多路開關(guān) 分時將 各路模擬量與 ATmega16 轉(zhuǎn)換電路的通道接通。C ~﹢ 600176。 JDZ6 型電壓互感器 體積小、重量輕，安裝僅占有限空間所有繞組完全澆注在環(huán)氧樹脂中，具有優(yōu)良的絕緣性能，耐沖擊和機械壓力，并可以保護繞組不受潮。C ； ② 相對濕度：溫度為 40176。 電流數(shù)據(jù)采集 （ 1） 采用 LZZBJ910A型 高壓 電流互感器 對 定子電流 進行測量 LZZBJ910A為 戶內(nèi)、全封閉、全工礦、干式、 支柱式 電流互感器 ，采用環(huán)氧樹脂全封閉澆注成型 ，適用于額定頻率為 50Hz或 60Hz，額定電壓在10kV及以下的電力系統(tǒng)中作電流、電能測量和繼電保護用。 （ 2） 單片機電路板上使用的電流互感器選用 TYCT21EM5A/ 立式穿芯微型精密電流變換器 1）特點： ① 立式穿芯印刷線路板直接焊接安裝、外形美觀； ② 體積小，精度高； 全封閉，機械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強，安全可靠。 5）安全特性： ① 絕緣電阻：常態(tài)時大于 1000M? ； ② 抗電強度：可承受工頻 6000 V/1 分鐘； ③ 阻 燃 性：符合 UL94Vo 級。 為實現(xiàn)同步采樣， 采用共享A/D 轉(zhuǎn)換器 通道的多通道 采樣保持的形式 構(gòu)成采樣保持電路 。 AD 轉(zhuǎn)換電路 本文設(shè)計 8 路采集信號： 3 路電壓信號、 3 路電流信號、 1 路 電動機定子繞組 端部 溫度信號和 1 路電動機漏電電流信號。因此，在設(shè)計硬件時必須在二者之間添加緩沖驅(qū)動電路。 鍵盤的四個輸入端分別接到 PA5~PA8，鍵盤設(shè)計電路如圖 414 所示： s 1s 3s 4s 2VC CP A 5P A 6P A 7P A 8R1R2R3R4R5R6R7R8 圖 414 鍵盤設(shè)計電路圖 鍵盤掃描采用查詢法，在鍵盤掃描程序中不斷查詢 PA 口的狀態(tài)（無按鍵按下時為高電 平，有按鍵按下時為低電平），如果查詢發(fā)現(xiàn)有按鍵按下則調(diào)用延時子程序延時一段時間后再次查詢 PA 口的狀態(tài)，如果此時狀態(tài)與上一次相同則確認(rèn)有按鍵按下，進入相應(yīng)的處理程序；否則就認(rèn)為是干擾信號不